水庫導流洞施工的技術研究

鄭楚建 毛惠興

【摘要】文章通過某水庫導流洞施工實例，從隧洞的爆破開挖、初期支護、鋼筋制安、混凝土襯砌及回填灌漿等幾個方面闡述了隧洞施工工藝和技術，以期為類似工程提供參考。

【關鍵詞】隧洞；施工工藝；施工技術

1、工程基本情況

某水庫位于某縣河上游，主要建筑物為攔河大壩、溢洪洞、導流洞、發電洞及發電廠房等。在大壩填筑前，必須先進行施工導流，導流洞位于大壩右壩坡坡腳處，進口底板高程為2779.0m，出口底板高程為2778.1m，設計洞徑5.0×7.9m，洞內坡降為1/200，導流洞長184.87m。山體自然坡度36°～45°，進口段岸坡為62°左右。洞室最大高差89m左右。整體邊坡較穩定，地表植被較發育，洞軸線走問NE85°。

2、工程地質

導流洞圍巖地質為三疊系中統青灰-黑灰色中厚-厚層細粒長石砂巖夾黑灰色粉砂巖、板巖，巖體裂隙較發育，多為層狀結構，巖體基本質量等級為Ⅲ-Ⅳ級，強風化層厚度3-5m，弱風化層厚度5-6m。總體巖體較為完整，但出口段強風化層巖體完整性差，多為層狀-碎裂結構。

3、導流洞開挖施工方案

3.1 施工排水及洞口處理

采用明排方法處理巖體內裂隙滲透水或施工棄水，即使用潛水泵將廢水直接抽排到洞外棄水區。導流洞進洞之前，根據設計要求做好坡頂排水，并加固邊坡，同時清理開挖時影響范圍內的危石。由于洞口處巖體比較軟弱，其易破碎，成洞條件較差，因此，需進行一定的 支護和加固，以確保進洞的安全性，然后開挖洞口。用鋼拱架支護洞口，其制作采用的是18號工字鋼，鋼拱架之間的距離保持50到80cm，并用錨桿固定周邊。因為洞臉不平整， 使用漿砌石回填洞口側面。洞臉打錨桿掛網噴護，錨桿為Ф25鋼筋，間距為1.0m，長度3m，鋼筋網采用ф8鋼筋，噴射混凝土厚度10cm，間距15cm。洞口伸出洞臉1.5m。將洞臉掛網噴護范圍控制在距洞口3m范圍之內。

3.2 導流洞洞身段開挖施工方案

導流洞洞身段開挖采用目前比較流行和實用的鉆爆法施工，因導流洞斷面較大，根據施工總進度安排和地質情況，采用分期、分段開挖方法。先開挖洞室上半部分，待上半洞全部噴錨支護完畢后再進行下半洞開挖支護，以保證下半洞的施工安全。由于洞身較短，不需設施工支洞。下半洞開挖采用光面爆破法施工，一次成型。鉆爆法施工工藝包括爆破參數確定→臺車就位→測量放線→鉆炮孔→爆破→通風排險→出渣等工序。

3.2.1 爆破參數的確定

在進行爆破試驗時，需結和項目地質條件，以及圍巖類別，進行合理計算，確定裝藥量、炮孔數量、位置等基本爆破參數，以確保爆破設計方案的合理性、科學性，確保爆破設計的光爆半孔率不小于70-80%。

3.2.2 測量、鉆孔、裝藥及聯網爆破

在開挖掌子面上進行測量放線，并按照設計圖紙對輪廓線、開挖高程、中線進行確定，根據爆破設計方案，使用氣腿式YT28型風動鑿巖機，進行鉆孔定位，鉆孔直徑為42mm。鉆孔位置偏差不能超過5cm。

鉆孔結束后，使用高壓風吹掃干凈炮孔，在炮孔口處防置好藥卷，使用2#硝銨巖石炸藥作為孔內炸藥，用木質炮棍將藥卷推到炮孔深處。裝藥后，用提前拌制好的炮泥封堵嚴實各個炮孔。

爆破時采用毫秒微差爆破法，掏槽孔、輔助孔、周邊孔、底邊孔、底角孔全部采用塑料導爆管進行聯網，最后用電雷管和爆破器引爆。為保證各類炮眼之間的起爆時差，增強起爆效果，爆破依次按項目中所示毫秒雷管1號、3號、5號、7號、9號、11號的段位順序依次起爆。

3.2.3 通風排險及出渣

炮孔炸藥引爆后，采用軸流式通風機進行強力通風，以排除和沖淡爆破產生的有害氣體和粉塵，補充新鮮空氣。通風后立即接通照明線路，處理啞炮、排除浮石，確定工作面無安全隱患后，方可出渣。出渣是直接關系到工作效率和施工進度的關鍵工序。本工程因隧洞斷面較大，用兩臺ZL50C型裝載機出渣，集中堆放，每輪出渣時間基本控制在1-2個小時以內。

4、導流洞初期支護

根據設計要求及地質專家判定的圍巖類別，導流洞為Ⅳ類圍巖，隧洞全斷面采用噴錨掛網和鋼拱架聯合支護。鋼筋網采用？準8鋼筋，間距20cm；錨桿采用？椎25鋼筋梅花型布置，間排距2.0m，伸入基巖3.0m；鋼拱架采用16號工字鋼制作；噴射混凝土標號為C20，厚度10cm。上半洞初期支護時，拱架底部立于上半部堅硬的巖石底上，并用鎖腳錨桿鎖定。下半洞每一循環開挖出渣結束后，立即將拱架支腿接長至下半部巖石地面上，錨桿鎖定后立即掛網噴護，將巖面封閉，避免巖石風化塌方。

根據開挖循環進尺，以及開挖后圍巖條件，確定鋼拱架支撐之間的距離，將其控制在50到100cm范圍內。貼著開挖面安裝拱架支撐，并用噴射混凝土填充與圍巖之間的空隙。如果空隙較大，先用工字鋼將巖面支撐住，然后，噴射混凝土填充飽滿。拱架支撐需正交于洞軸線，且處于同一水平面，將柱腳設置在完整的巖面上，同時連接上錨桿，以及噴射混凝土的鋼筋網，拱架支撐要設置在永久襯砌斷面外面。

5、澆筑導流洞洞身混凝土

洞身混凝土施工包括以下各環節：安裝模板、澆筑混凝土、施工放樣、安裝擋頭模板和止水帶、拆模、養護、以及綁扎鋼筋等。由于導流洞長度只有184.87m，初于施工成本的考慮，采用組合鋼模跳倉澆筑混凝土襯砌，從進口開始每隔9.1m襯砌一塊跳倉，對于單節洞身，其澆筑分二次完成，先進行底板襯砌，然后進行邊墻和頂拱的襯砌。

窗體頂端

5.1 基面處理

在底板混凝土澆筑之前，先用高壓風配合人工清理底板雜物及浮石，灑水潤澤，基面在混凝土澆筑之前保持潔凈和濕潤。在兩側墻及頂拱綁扎鋼筋前，先用高壓水將頂拱及兩側墻基面沖洗干凈。

5.2 鋼筋制安

鋼筋在加工前做材質試驗，并將表面油漬、漆污、銹皮、鱗銹等用風砂槍除凈。施工所用鋼筋均按設計圖紙在加工廠加工成型后運至洞內，搭設鋼筋架，按順序綁扎成型。在鋼筋架設安裝之后，及時加以固定保護，避免發生錯亂和變形。為了保證混凝土保護層必要的厚度，在鋼筋與模板之間設置墊塊。鋼筋安裝完畢后經監理工程師檢查，確認符合施工圖要求并簽發開倉證后方可安裝模板和澆筑混凝土。

5.3 模板安裝

模板采用組合鋼模支撐，側墻采用P6015鋼模組合，鋼管對頂；拱頂采用P1015鋼模組合，其上鋪設0.5mm鐵皮。根據混凝土對模板側壓力的計算，水平橫撐鋼管間距為750mm，立柱鋼管間排距為600mm。

模板支撐主要采用48鋼管、對拉錨筋、花籃螺栓等加固、支撐，各立柱間布置雙向水平撐，上下共兩道，并適當布置垂直剪刀撐。立模前在模板表面涂刷脫模劑。模板安裝嚴格按施工詳圖測量放樣，并有臨時固定措施。模板之間的接縫平整嚴密，逐層校正下層偏差，使模板下端無 “錯臺”現象。施工完畢后，用高壓風、水槍沖洗沾著泥土、鐵屑、油漆、油漬等雜物，以保證倉面清潔。

5.4 混凝土澆筑

混凝土采用攪拌站集中拌合，拌合站攪拌強度為35m3/h，用5 m3混凝土攪拌車運至施工現場，卸入混凝土輸送泵，再輸送至澆筑倉位。施工配合比嚴格遵守由試驗確定并經監理單位批準的混凝土配合比。混凝土在運輸過程中不能發生分離、漏漿、嚴重泌水等現象。混凝土澆筑按規范要求的厚度、次序方向分層進行，每層澆筑厚度不大于30cm，隨澆隨平。振搗器應按一定順序振搗，防止漏振、重振。底板用Φ70插入式振搗器振搗，側墻用Φ50插入式振搗器和附著式振搗器同時振搗，頂板采用附著式振搗器振搗。混凝土澆筑完畢后，18～24h后開始灑水養護。

6、回填灌漿

在頂拱120°范圍內，灌漿回填0.16萬m2 的導流洞，其灌漿方法使用填壓式。灌漿壓力控制在0.2～0.3MPa，回填灌漿排距及孔距保持3m。在進行相應部位的回填灌漿之前，需確保混凝土強度達到設計強度的70%。鉆孔成孔后，對混凝土厚度，以及空腔尺寸進行測量和記錄。當灌漿孔在設計規定壓力下停止吸漿后，即完成回填灌漿。完成灌漿施工后，將孔內積水和污物排除干凈，并抹平封孔。

7、結束語

該水庫導流洞工程存在工期緊、任務重、施工難度大等特點。由于每一套施工技術都受工程實際狀況、地質環境、圍巖類別等具體情況的影響，因此實際操作應用的施工技術也必然存有差別，必須具體問題具體對待。本文通過介紹導流洞的施工工藝、施工技術及過程，期待能為工程技術人員在隧洞施工的理論和實踐經驗積累方面有所啟示。

參考文獻：

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